Развивающийся разум. Как отношения и мозг создают нас такими, какие мы есть: читать начало книги онлайн

Термин «критичность», который пришел из области математики сложных систем, имеет некоторые интересные концептуальные и эмпирические совпадения с термином «метастабильность». В личных беседах с исследователем Мортеном Крингельбахом на эту тему мы рассмотрели, как изучение динамики метастабильности и взгляд теории сложности на самоорганизацию и связанное с ней состояние критичности могут накладываться друг на друга.

Пожалуйста, имейте в виду, что в дальнейших обсуждениях мы продолжим использовать устоявшиеся термины «связывания» (нейробиологи используют термин «связь» или «интеграция») и «дифференциации» (в нейробиологии – «специализация» или «сегрегация»). Мы также будем использовать термин «интеграция» для обозначения баланса связывания и дифференциации, лежащего в основе метастабильного состояния мозга и состояния критичности в любой сложной системе.

Учитывая акцент на нейронные сети внутри коннектома, который делает современная наука, есть ли необходимость знакомиться с индивидуальными, конкретными областями мозга? Не так давно ученые часто задавали вопрос: «Где в мозгу находится та или иная психическая функция?» Раньше казалось, что знание того, где эти функции находятся, имеет определяющее значение. Однако в последнее время мы стали задавать вопрос не столько где, сколько как функции мозга коррелируют с психическими состояниями. Мозг, по-видимому, функционирует, когда глобальные состояния распространяются колебательными волнами по всей его площади. Эти колебания связывают между собой сильно дифференцированные области – фактически часто это целые сети.

Тем не менее знание основ о конкретных участках мозга может быть весьма полезным. Когда некоторые области повреждены или недоразвиты, возникают препятствия для нормального его функционирования. Эти данные полезны для понимания того, как в целом «работает» человек.¹² Блокировка связей может привести к затруднениям в аспекте связывания в сети, а значит, влияет и на функции сети. Кроме того, можно планировать вмешательства, нацеленные на развитие недостаточно дифференцированных областей, чтобы побудить их к росту и создать условия для интеграции в более крупное «целое». Другими словами, мы можем сосредоточиться на дифференциации, когда она затруднена, или на связывании, когда оно «не работает», и намеренно создать более интегрированное состояние мозга. Это состояние является основой для оптимальной самоорганизации, поскольку способно создавать критичность и метастабильность – основу адаптивного функционирования.

Как далее заявляют Тоньоли и Келсо,

Исследования «нейронных коррелятов» сознания, паттернов возбуждения нейронов, связанных с сознанием, показывают, что понимание этой нейронной динамики необходимо для более широкого понимания мозга и разума. Как предполагают Атасой, Деку, Крингельбах и Пирсон, «динамические системы, такие как мозг, расширяют репертуар состояний, когда приближаются к критичности; то есть мы видим переход между порядком и хаосом, нейронный механизм, лежащий также в основе сознательного бодрствования».¹⁴ Далее исследователи отмечают, что эти состояния метастабильности возникают в результате гармонических колебаний внутри коннектома в целом:

Когда мы продвигаемся от одиночных нейронов к кластерам нейронов, а затем и к взаимосвязанным сетям, нужно постоянно помнить: поток энергии и информации проходит через головной мозг и связан со всей нервной системой. Этот телесно воплощенный поток принимает различные формы и колеблется на разных частотах и в определенные моменты создает новые состояния в разных частях тела. В то же время этот поток может включать обмен энергетическими паттернами вне тела, когда они поступают к нам от других людей и окружающей среды (природы, планеты). Мы связаны с людьми и планетой, не можем существовать отдельно от этих источников энергии и информации. Этот поток энергии не является «метафизическим» в том смысле, что находится за пределами (мета) физического мира. Энергия является фундаментальным аспектом нашей обычной реальности. Поток энергии не ограничен телом. Как вы сейчас читаете этот текст? Световой поток позволяет видеть. Звуковые волны позволяют слышать. Давайте помнить об энергии во всех ее многообразных формах. Энергия является частью нашей Вселенной (существенной частью), это научно установленный аспект реальности, и мы предполагаем, что разум глубоко и фундаментально связан с энергетическим потоком. Этот поток присутствует между нашим телесным «я» и окружающим миром, и он же присутствует внутри тела. Черепная коробка не является непроницаемым барьером для потока энергии. Когда мы рассмотрим, где можно наблюдать этот поток, мы, возможно, сможем начать «видеть» разум более ясно.

Начнем с головы. Мозг – это телесный, физический механизм, через который течет энергия, в том числе называемая «информацией». «Поток» в нашем понимании означает изменение. Энергия в мозге в основном представлена как электрохимический процесс, когда ионы входят и выходят из мембран нейронов во время возбуждения (потенциала действия). Химические вещества – нейрогормоны и нейротрансмиттеры – влияют на функционирование клеток головного мозга. Когда поток электрического заряда потенциала действия достигает конца нейрона, высвобождается химическое вещество, а нейротрансмиттер увеличивает или уменьшает вероятность срабатывания синаптически связанного нижестоящего нейрона. Высвобожденная молекула взаимодействует с рецептором постсинаптического нейрона через химическую энергию, протекающую на этом уровне активации нейрона. Другие химические вещества, омывающие нейрон, также могут влиять на его функционирование. Эта последовательность иллюстрирует, как поток заряда (электрический) и взаимодействие рецептора с нейротрансмиттером (химическое) приводят к потоку электрохимической энергии. Ничего фантастического. Да нет: просто фантастика. Поток энергии.

Когда мы рассматриваем «мозг» и его функции, мы на самом деле имеем в виду «телесно воплощенный мозг» в том смысле, что на энергоинформационный поток, протекающий через коннектом в голове человека, влияют потоки энергии по всему телу, а также информация, которую несут эти потоки. Этот термин, «телесно воплощенный мозг», также напоминает нам о том, что конфигурация взаимосвязанных нейронов, которая перерабатывает энергетический поток в информацию, существует не только в головном мозге. Она связана еще с внутрисердечной и кишечной нервной системой. Такие исследователи, как Антонио Дамасио, предполагают, что кишечник на самом деле является «первым мозгом», а головной мозг появился намного позже в ходе эволюции.¹⁶ Мы также можем использовать термин «социальный мозг», чтобы описать, что электрохимические паттерны в головном мозге в значительной степени формируются нашими межличностными отношениями и сами формируют эти отношения.¹⁷ Давайте просто помнить, что головной мозг воплощен телесно и глубоко связан с отношениями. Его функции формируются энергетическими паттернами, исходящими из отделов нервной системы, расположенных в сердце и кишечнике, из тела в целом и из окружающей среды – от других людей и из природного мира. Именно поэтому мы можем ощущать, что разум – то, чем мы являемся – нечто телесное и тесно связанное с отношениями. Да, в некоторых случаях может иметь место чрезмерная дифференциация, и определенный индивидуум может научиться отключаться и от тела, и от мира отношений (примеры нарушенной интеграции). Однако в целом «неголовные» источники энергоинформационного потока являются фундаментальными для мозга и влияют на то, как работает разум.

Рис. 1.1. Схема правого полушария головного мозга человека. Задняя часть – мозжечок и мозговой ствол; средняя – лимбические области (миндалевидное тело, гиппокамп) и таламус; передняя – корковые области. Островковая доля находится под этой медиальной поверхностью. Авторское право © 2012 Mind Your Brain, Inc.

Разберемся, – что это за дифференцированные области мозга, что за взаимосвязанные наборы нейронов в нашей голове? Нейронные кластеры можно классифицировать по-разному, в том числе по их анатомическому расположению – в нижних, центральных и верхних областях мозга. Рисунок 1.1 представляет собой схему базовой структуры мозга.

Структуры заднего мозга

Задний мозг включает в себя контуры, расположенные глубоко внутри черепа, которые отвечают за передачу основных элементов энергетического потока, таких как состояния возбуждения и бдительности, а также физиологические состояние тела (температура, дыхание, частота сердцебиения). Скопления нейронов в этой области также отвечают за реакции выживания «бей, беги, замри» и лежат в основе «поливагальной теории» саморегуляции.¹⁸ Эта теория предполагает, что наше взаимодействие с другими людьми напрямую влияет на реакции глубинных структур мозга – чувство безопасности и чувство угрозы. В верхней части мозгового ствола находится таламус – область, которая служит воротами для поступающей сенсорной информации. Он имеет обширные связи с другими областями мозга, включая кору, расположенную прямо над ним. Как мы увидим, одна из теорий сознания рассматривает активность таламокортикальной цепочки как центральный процесс опосредования сознательного опыта.¹⁹ Другие гипотезы предполагают, что свой вклад в сознание и самоощущения вносят разные области мозга.²⁰

В задних отделах мозга также находятся гипоталамус и гипофиз, которые отвечают за физиологический гомеостаз, или телесное равновесие, устанавливаемое посредством нейроэндокринной активности (возбуждение нейронов и высвобождение гормонов).²¹ Само тело тесно связано с нервной тканью мозга посредством гормональных и других регулирующих процессов, таких как иммунная и скелетно-мышечная системы. Как мы видим, говоря «мозг», нам не следует отделять эту структуру от тела в целом. Отсюда и происхождение термина «телесно воплощенный мозг». Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось (ГГН) реагирует на стресс и может пострадать в результате травмы. Исследования показывают, что стресс в раннем детстве может повлиять на регуляцию экспрессии генов в этих важных областях системы. Такие изменения в регуляции, возникающие как реакция на опыт, являются частью процесса, называемого «эпигенезом».²² Нейроэндокринная ось ГГН вместе с вегетативной нервной системой (регулирующей частоту сердечных сокращений и дыхание) и нейроиммунной системой (регулирующей иммунные реакции) – это области, в которых функции мозга и тела сложно переплетаются.

Когда мы видим, что социальные взаимодействия непосредственно влияют на работу этих областей, мы можем констатировать, что отношения и телесно воплощенный мозг действительно являются частью одной большей системы. Субъективные состояния, переживаемые осознанно, в противоположность реактивным состояниям «бей, беги, замри», могут иметь прямое влияние на общее физическое здоровье и отношения с людьми.

Структуры среднего мозга

Считается, что лимбическая система, включая гиппокамп и миндалевидное тело, играет важную роль в опосредовании эмоций, мотивации и целенаправленном поведении. Также она отвечает за память и систему привязанности, которая позволяет молодым млекопитающим полагаться на своих родителей. Лимбические структуры определяют широкий спектр основных психических процессов, таких как оценка смысла, обработка социальных сигналов и активация эмоций. Медиальная височная доля включает в себя гиппокамп, который отвечает за память (например, воспроизведение фактов, в том числе автобиографических деталей) и выявление контекста текущего опыта.

Структуры переднего мозга

Передний мозг расположен ближе к верхней части, «неокортексу». Структуры переднего мозга отвечают за сложные функции обработки информации, восприятие, мышление и рассуждение. Мы можем использовать термин «опосредующий», чтобы показать, что эти области играют решающую роль в этом процессе. Однако важно помнить, что сети мозга функционируют как единое целое, – речь идет о коннектомной гармонике колебаний. То есть мы можем утверждать, что корковые структуры опосредуют определенные состояния мозга, но это, конечно, не означает, что они выполняют эту функцию изолированно.²³ Существует множество взаимосвязей между корой и другими областями мозга. Важны также данные, получаемые извне – от других людей и из окружающей среды.

«Внешняя кора» мозга состоит из складчатых слоев (обычно говорят о шести слоях нервных клеток), которые заполнены «корковыми столбцами» сильно связанных между собой кластеров нейронов. Сгруппированные столбцы обрабатывают информацию, а их связь с другими областями позволяет выполнять сложные функции. Кора головного мозга созревает постепенно, в направлении «сзади вперед». Лобные области продолжают активный рост вплоть до юношеского возраста. Лобные области считаются наиболее эволюционно «продвинутыми»; они опосредуют сложные перцептивные и абстрактные представления, от которых зависят наши ассоциативные мыслительные процессы.

Самая передняя часть лобной области – «префронтальная кора» – имеет две важные части: вентральную и медиальную и латеральную префронтальную (также ее называют «дорсолатеральная префронтальная кора»). Дорсолатеральная префронтальная кора расположена по бокам. Считается, что она играет важную роль в работе памяти – например, делает возможным запоминание цифр и отвечает за произвольное внимание. Средние части префронтальной области – орбитофронтальная кора (расположена за глазными орбитами и над ними), дорсальная и вентральная часть медиальной префронтальной коры, вентролатеральная префронтальная кора и передняя поясная кора. Некоторые авторы рассматривают переднюю поясную кору и орбитофронтальные области как части лимбической системы, а другие придерживаются мнения, что эти области играют роль прослойки между нижними лимбическими и высшими областями. Иногда эти структуры называют «паралимбической корой». Эти области образуют «команду» зон, работающих вместе как функциональное целое, обеспечивающих связь далеко расположенных участков друг с другом. Они выполняют важные интегративные функции, помогают координировать и уравновешивать мыслительную и чувственную активность коры с функциями нижней лимбической системы, ствола мозга и органов тела. Медиальная префронтальная область соединяется с задней поясной, таким образом возникает «хаб» для того, что мы называем «сетью пассивного режима работы мозга».²⁴ Эта сеть активна, когда человек отдыхает перед тем, как «выдать» новые инструкции. Для нашей нейронной активности это такой «режим по умолчанию». Оказывается, мозг достаточно активен даже в состоянии «покоя». Эта сеть, кроме прочего, занимается составлением карт психических состояний. Она позволяет нам отображать психические состояния других людей в процессе, называемом «эмпатия», и отображать свое собственное психическое состояние. Когда эта сеть чрезмерно дифференцирована, возникает тревога и депрессия – это можно рассматривать как пример нарушения интеграции. Но при достаточном уровне интеграции эта нейронная сеть дает нам ощущение «я», создает условия для эмпатического понимания и заботы. Режим по умолчанию связывает восприятие сигналов, полученных от других людей, с внутренне опосредованными паттернами возбуждения нейронов. Так возникают разные уровни интеграции – от соматической до социальной.

Нейронная интеграция

Мозг функционирует как взаимосвязанная, интегрированная система, состоящая из подсистем, которые можно описать как «цепочки» или «сети». Длинные аксональные волокна связывают друг с другом далеко расположенные кластеры нейронов, образуя конфигурацию «паутины». Термин «интегрированный» означает, что эти отдельные, дифференцированные области сохраняют свои уникальные особенности, но при этом становятся связанными. Важно иметь в виду, что интеграция не означает слияния или «всеединства». Она скорее предполагает сохранение различий при содействии связи. Благодаря этому целое становится больше, чем сумма его частей. Связывание дифференцированных элементов системы и есть смысл интеграции, и когда этот процесс происходит в мозгу, мы говорим о «нейронной интеграции». Результатом нейронной интеграции является оптимальная саморегуляция: разрозненные области объединяются в функциональное целое, где между элементами присутствует баланс. Существует точка зрения, согласно которой нейронная интеграция создает баланс между хаосом и ригидностью; возникает метастабильность в основе гибких исполнительных функций, регулируемых мозгом. Каждый элемент такой системы способствует полноценной работе целого и взаимодействию сетей нейронных кластеров в разных участках. Но есть области, которые играют важную роль в интеграции активности мозга. К ним относятся «лимбические» области (особенно гиппокамп), префронтальные области, мозолистое тело (оно связывает левое и правое полушария мозга друг с другом) и мозжечок (участвует в связывании телесных движений, психических состояний и когнитивных процессов). Все эти области имеют уникальные входные и выходные пути, связывающие между собой разные части мозга. Исследования проводятся также для оценки «взаимосвязи коннектома», состояния связи дифференцированных областей в основе интеграции нервной системы. Пытаясь понять, как развивается разум, нам нужно сначала рассмотреть то, как мозг регулирует собственные внутренние процессы.

Обобщим: саморегуляция как система множества управляющих функций, по-видимому, зависит от нейронной интеграции. Главенство этого состояния проявляется в том, что многие показатели благополучия коррелируют с одной общей особенностью мозга: более взаимосвязанным коннектомом.²⁵ В МЛНБ мы делаем вывод о том, что оптимальные отношения, построенные на уважении различий между разными людьми и сочувствии – интегративные отношения, – вероятно, будут стимулировать рост интегративных волокон в мозгу маленького ребенка. Неблагоприятный детский опыт, в том числе пренебрежительное и оскорбительное отношение, напротив, тормозит здоровый рост мозга, препятствует нейронной интеграции и может негативно повлиять на способность эффективно справляться со стрессорами в будущем.²⁶ В настоящее время доказано, что даже нарушения, которые не связаны с пережитым опытом, например такие как аутизм, биполярное расстройство и шизофрения, связаны с нарушением нейроинтеграции.²⁷

Чтобы получить визуальное представление о структуре мозга, можно использовать простую трехмерную модель: нейроанатомию «на ладони» (см. рис. 1.2). Если сжать кулак, при этом держа большой палец согнутым и прижатым к центру ладони, обхватив его остальными пальцами, мы получим модель мозга. Предплечье символически изображает расположение спинного мозга внутри позвоночника, а запястье – ту часть, что находится у основания черепа. Разные части руки в этой модели – три основные области, о которых говорилось выше: мозговой ствол, лимбическая (средняя) часть и неокортекс (передняя часть).

Старая трехчастная модель в наши дни уже не считается полной и точной, но она дает возможность в общем виде познакомиться с анатомией мозга. Однако ограничения этой модели нужно признать с самого начала: пожалуйста, имейте в виду, что мозг, постоянно изменяющийся орган, устроен, конечно, гораздо сложнее, чем вот эта модель, которую можно изобразить с помощью руки. Но как отправная точка эта модель полезна. Если посмотреть на свой сжатый, как описано выше, кулак со стороны ладони, можно увидеть «орбиты глаз» вокруг участков ногтей третьего и четвертого пальцев и «уши» с обеих сторон. Пальцы представляют «кору мозга». Перед вами ее лобные доли; вверху находятся области, которые опосредуют двигательный контроль и соматосенсорные представления; по бокам и на тыльной стороне ладони расположены задние отделы – височная доля, которая опосредует перцептивную обработку внешнего мира и играет важную роль в социальной перцепции. Задние отделы мозга представлены средней линией нижней части ладони. Прямо под костяшками пальцев, глубоко внутри кулака, куда упирается кончик большого пальца, находится лимбическая область. Большая часть мозга разделена на левое и правое полушария, связанные полосками ткани, называемыми «мозолистым телом» и «передней комиссурой», – считается, что эти ткани служат прямым источником передачи информации между двумя полушариями мозга. Мозжечок, расположенный в схеме на тыльной стороне ладони возле запястья, также может косвенно передавать информацию через отдел, разделяющий две половины мозга. Также мозжечок сам может осуществлять ряд информационных и интеграционных процессов.

Рис. 1.2. Ручная модель мозга. По Siegel (2010a, стр. 15). Адаптировано с разрешения Bantam Books. © 2012 Mind Your Brain, Inc.

На передней части ладони расположены «лобные доли», это зона от второй фаланги и до ногтей. Самая передняя часть этой области, перед последними фалангами, – это префронтальная кора. Эту область мы будем исследовать на протяжении всей книги. Латеральная префронтальная кора расположена по бокам – указательный палец с одной стороны и безымянный – с другой. Орбитофронтальная область расположена ближе к центру, как вы уже догадались – сразу за и над орбитами «глаз», там, где сгибаются верхние фаланги и кончики пальцев прижимаются к ладони. Эти две области также символически представляют вентральную и медиальную зоны префронтальной части. Две средние зоны (ногти), представляющие положение средней части префронтальной области, прилегают к ряду других, из которых они получают и в которые посылают информацию: структуры мозга, обрабатывающие сенсорные и телесные данные, лимбические области и неокортекс. Трехмерная ручная модель, таким образом, дает визуальный пример нейронных взаимосвязей и показывает важность анатомии для координированной функции.